單相異步電動機由單相電源供電,使用方便,廣泛應用于家電、電動工具、醫(yī)療器械中。
單相異步電動機的結構
單相電機只做成小容量的。
單相異步電動機的定子上有主、副繞組,其中主繞組為單相工作繞組,副繞組為輔助啟動繞組。轉子是普通的鼠籠轉子。
根據(jù)兩個定子繞組的分布及供電情況的不同,可以產(chǎn)生不同的啟動和運行性能。
單相異步電動機類型有:
(1)單相電阻分相(啟動)異步電動機;(2)單相電容分相(啟動)異步電動機;(3)單相電容運轉異步電動機;
(4)單相電容啟動兼運轉異步電動機;(5)單相罩極式異步電動機。
一.單相異步電動機的結構
單相異步電動機一般只做成小容量的。
定子鐵心的槽內嵌有主、副繞組,其中
主繞組為單相工作繞組;
副繞組為輔助啟動繞組。副繞組在電機運行時可以存在也可以取消(借助于離心開關)。
子是普通的鼠籠轉子。
二.單相異步電動機的原理
1.一相定子繞組(又叫單繞組)通電時的機械特性
單相異步電動機定子繞組上有兩個交流分布繞組(一般相差90電角度),主繞組m和副繞組a。
當主繞組m相通入單相正弦交流電流時,將會產(chǎn)生正弦分布的基波脈振磁勢。
fj(x,t)= fj sinwt cosx
=(1/2)fj sin(wt-x)+(1/2)fj sin(wt+x)
= f+ + f-
這是兩個圓形旋轉磁勢,他們可以分別在異步電動機中產(chǎn)生電磁轉矩。所以主繞組通電時電機中的電磁轉矩為這兩個旋轉磁勢產(chǎn)生的電磁轉矩的疊加。
f+產(chǎn)生t+=f(s),f-產(chǎn)生t-=f(s),電動機機械特性為t=t++t-。
一相通電時,f+和f-幅值相等,轉向相反,對應t+和t-也相對于原點對稱。
由合成的t=f(s)曲線可知,即單繞組異步電動機的
結論:
(1) 最初啟動轉矩為零;
(2) 沒有固定轉向;
(3) 由于負序轉矩的存在,其性能較 普通的三相異步電動機的性能差;
(4) 理想空載狀態(tài)也達不到同步速。
2.兩相定子繞組通電時的機械特性
當單相異步電動機的主(m)繞組和副(a)繞組流過不同相位的兩相電流時,可產(chǎn)生旋轉磁勢f1。
f1可以分解為兩個圓形旋轉磁勢f+和f-,但運行時f+>f-,對應的t+=f(s)和t-=f(s)不再對稱,合成轉矩t=f(s)不通過原點。
在n=0時,t>0,電動機具有正向啟動轉矩,啟動后,n>0,t>0,電動機可以繼續(xù)運行。
如果m相繞組和a相繞組空間錯開90電角度,通入的兩相電流相位差為90度且幅值相等,則產(chǎn)生圓形旋轉磁勢,此時f=f+,f-=0;t=t+,t-=0,機械特性與三相異步電動機的情況相同,啟動轉矩也較大。
結論:啟動的必要條件
(1)定子具有空間不同位置的兩套繞組;
(2)兩相繞組通入不同相位的電流。
必須采取措施將m相和a相電流的相位進行“分相”,不同的分相方法對應于不同的單相異步電動機。廣義上說,接在單相電源上工作的電動機叫單相異步電動機。為了啟動須要使兩個繞組通過兩相電流。
三.單相異步電動機的類型
(1)單相電阻分相異步電動機(yu, bo2,jz系列)
二極:90-1100 w, 四極:60--750 w
將m繞組和a繞組設計成不一樣。m相匝數(shù)多、導線粗;a相匝數(shù)少而導線細。m相電抗大而電阻?。籥相電抗小而電阻大。
啟動時s合上,m和a通入被“分相”的電流,電動機啟動,當轉速達到75-80%同步轉速時,s自動斷開。電動機在m繞組單獨驅動下運行。
曲線1為兩繞組都通電的機械特性,曲線2為只有m繞組工作時的機械特性。
這種單相異步電動機兩相電流相位相差不大,啟動轉矩較小
tst=(1.1-1.8)tn。
改變轉向的方法:單獨改變m(或者a)繞組的通電極性。
(2)單相電容分相啟動電動機(yc,co2,jy系列)
二極:180-3700w; 四極:120-3700w; 六極:250-2200w
給a繞組中串接一個啟動電容c,使得2繞組的阻抗不同,達到分相的目的。
優(yōu)點:(1)配備合適的電容器可以使得m相和a相繞組的電流相位差接近90度。(2)這種電機的a繞組匝數(shù)不受限制,可以做成與m繞組一樣,從而在起動時得到較為接近圓形的旋轉磁勢,提高啟動轉矩。(3)合成電流較小,即啟動電流較小,而啟動轉矩較大,適合于對啟動轉矩要求較高的負載。
(3)單相電容運轉異步電動機(yy,do2,jx 系列)
二極:40-2000 w, 四極:25--1500 w
沒有開關,a繞組不僅參與啟動,而且參與運行。
實際上是兩相運行電機。運行時氣隙磁勢接近圓形。電機的運行性能較好,功率因數(shù)、效率、過載能力都比電阻分相或者電容分相啟動的單相電動機好。
副繞組要按照長期運行的設計標準設計。另外,由于阻抗隨著轉速變化,圓形啟動和圓形運行難以兼顧,所以該類電動機啟動性能不如電容分相啟動單相異步電動機。
(4)單相電容啟動兼運轉(雙值電容)異步電動機(yl系列)
二極:370-3000 w, 四極:250--3000 w
為了克服電容運轉電動機不能兼顧圓形啟動和圓形運轉的缺憾,在a繞組中采用兩個并聯(lián)的電容器。c為長期運行電容器,cs為啟動電容器。
啟動時,串聯(lián)在a繞組的總電容為c+cs,較大,可以產(chǎn)生較圓形的旋轉磁勢;轉速達到約75%nn后,cs被離心開關斷開,運行時的磁勢也接近圓形。
該類單相電動機中最理想的一類。啟動轉矩、最大轉矩、功率因數(shù)、效率都提高了;電機噪聲較小。
小功率三相電動機(可接成單相電動機ys,jw系列)
二極:40-2200 w, 四極:25--1500 w, 六極:250-3000w
四.罩極電動機
1.罩極電動機的特點
結構上最簡單,制造方便;
只能用在輕載啟動及單方向運轉的設備上;
效率、功率因數(shù)較低,過載能力小。
2.罩極電動機的原理
(1)分布繞組的罩極電動機
主繞組:匝數(shù)多,為單相工作繞組;
副繞組:匝數(shù)少,2~8匝,線徑1~3毫米,閉合線 圈或銅環(huán)短路。
(2)集中繞組的罩極電動機(屬典型的)